Ферменты: их роль в организме человека.

Ферменты что это такое

Ферменты — это белки и белковые компоненты, которые определяют важные биохимические процессы и лежат в основе каждой жизни. Являются важными биокатализаторами. Будучи биокатализаторами, ферменты в первую очередь позволяют жизни развиваться и расти. Они могут увеличить скорость реакции в миллионы раз. Их структура, функция и действие чрезвычайно сложны, и они также играют незаменимую главную роль в организме человека, который начинается с воспроизведения генетической информации.

Структура ферментов

Ферменты состоят из белка и 20 различных аминокислот. В зависимости от функции аминокислот каждый фермент имеет особый состав.

Структура ферментов различается по составу, количеству и порядку включения аминокислот.

То, как строится фермент, закреплено в генах и контролируется в клетке генетическими инструкциями. Они производятся в живых клетках в ходе сложного биохимического процесса. Только благодаря своей особой структуре ферменты могут стать частью созидательных или деструктивных метаболических процессов.

Ферменты устроены таким образом, что они связываются с соответствующей молекулой, называемой субстратом, через так называемый карман или бороздку. Только очень специфические субстраты могут присоединяться к нему и образовывать фермент-субстратный комплекс. После реакции комплекс распадается на неизмененный фермент и продукт.

ИЗ КАКИХ АМИНОКИСЛОТ СОЗДАЮТСЯ ФЕРМЕНТЫ?

Аминокислоты являются мельчайшими строительными блоками ферментов. Ферменты состоят из 20 различных протеиногенных аминокислот:

• Глицин (Gly)
• Аланин (Ала)
• Серин (Сер)
• Треонин ( (Thr)
• Валин (Вал)
• Лейцин (лейцин)
• Изолейцин (Iie)
• Аспарагин (Асп)
• Глютамин (Glu)
• Аргинин (Арг)
• Лизин (Lys)
• Цистеин (Cys)
• Метеонин (медовуха)
• Фенилаланин (Phe)
• Тирозин (Tyr)
• Триптофан (Trp)
• Гистидин (Его)
• Пролин (Про)

Какие функции выполняют ферменты?

ФЕРМЕНТЫ РЕГУЛИРУЮТ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА

По оценкам экспертов, в организме человека активны от 15 000 до 30 000 ферментов, которые контролируют все жизненно важные процессы примерно в 100 000 миллиардов клеток тела.

Они регулируют новое создание, рост, изменение и смерть в клетках, и многие из них даже производятся самими клетками нашего тела. Все они имеют разные функции и оказывают разное воздействие. Они вызывают в организме решающие процессы, такие как пищеварение, обмен веществ, сокращение мышц или выведение продуктов жизнедеятельности.

Активность ферментов может быть временно или постоянно подавлена. Ингибирование предотвращает присоединение субстрата. Также возможно замедление или ускорение. Такими воздействиями можно управлять биологической системой.

Ферменты выполняют в организме следующие основные функции:

• Отвечают за выработку веществ-мессенджеров и гормонов.
• Восстанавливают поврежденные участки ДНК в генах
• Берут на себя расщепление углеводов, жиров и белков, чтобы они могли использоваться организмом. Эти задачи выполняют, например, ферменты амилаза в слюне, липаза и пепсин в желудочном соке и многие другие, обнаруженные в секрете поджелудочной железы и тонкого кишечника.
• Ферменты участвуют в функционировании иммунной системы

АНТИОКСИДАТИВНЫЕ ФЕРМЕНТЫ

В защите от повреждающих клетки свободных радикалов помимо специальных антиоксидантных соединений, таких как глутатион, коэнзим Q10, витамины А, С и Е, бета-каротин и цистеин, также активна система антиоксидантных ферментов, которая зависит от различных микроэлементов. и состоит из 3 ферментов. Система антиоксидантных ферментов включает фермент глутатионпероксидазу, которая зависит от селена. Помимо железозависимого фермента каталазы, в состав защитного комплекса входит также супероксиддисмутаза, которая сама зависит от микроэлементов цинка, марганца и меди.

Когда начинают действовать ферменты?

ФЕРМЕНТАМ НУЖНЫ ДВА УСЛОВИЯ

Чтобы ферменты достигли своего оптимального эффекта, должны быть соблюдены два условия.

Первым требованием для работы фермента является рабочая температура от +37 °C до -37 °C. Только в этом диапазоне температур термочувствительный фермент может оптимально выполнять свою задачу по строительству и разрушению.

Когда возникает инфекция или заболевание, именно ферменты вызывают повышение температуры тела. Когда ферменты становятся более активными, потребление питательных веществ и потребление энергии всегда резко возрастают одновременно. Ферменты усиливают активность организма и переключаются в режим очищения. Однако при температуре тела от 41°С до 42°С активность термочувствительных ферментов может остановиться, что может привести к большим повреждениям организма, вплоть до фатальных последствий. При этих температурах белки коагулируют, так что ферменты погибают и больше не могут поддерживать свое действие.

Второе требование, необходимое ферментам для их оптимального действия, — это кислотно-щелочной баланс, который находится в равновесии. В зависимости от фермента, это либо щелочной фермент, либо кислый фермент. Если среда для щелочных или кислых ферментов становится несбалансированной, не только снижается их ферментативная активность, но и сами ферменты могут стать полностью неэффективными. В то время как здоровый организм предлагает ферментам оптимальную среду, патологические изменения могут отрицательно повлиять на кислотно-щелочной баланс и, таким образом, повлиять на эффективность ферментов.

Что такое коферменты и кофакторы?

БЕЗ ДОСТАТОЧНОГО КОЭНЗИМА И КОФАКТОРА НЕТ ФУНКЦИОНИРОВАННОЙ ФЕРМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ

Коэнзимы представляют собой сложные органические вспомогательные молекулы, которые могут выполнять множество функций и поддерживать определенные ферменты или реакции. Они могут образовывать прочную, рыхлую или временную связь. К тому-же коэнзимы играют важную роль в метаболизме, поскольку многие ферменты активны только при наличии коферментов и кофакторов. Важным коферментом является, например, коэнзим Q10, который является жизненно важным компонентом производства энергии во всех клетках организма.

С другой стороны, альфа-липоевая кислота, например, выполняет несколько функций. Он может частично заменять кофермент А в продукции жирных кислот, но также может действовать как кофактор для ферментов альфа-кетоглутаратдегидрогеназы и пируватдегидрогеназы.

Кофакторами также могут быть витамины, минералы или микроэлементы. Достаточное количество кофакторов также важно, потому что без этих микронутриентов ферментная система не работает бесперебойно. Важными кофакторами являются марганец, селен и цинк.

Продукты с наибольшим количеством ферментов

Ферменты естественным образом присутствуют во многих продуктах, но их также специально добавляют в некоторые продукты во время обработки, чтобы улучшить их свойства.

Большинство природных ферментов содержится не только в квашеной капусте и других ферментированных продуктах, но и в некоторых фруктах, ростках и корнях. Уровни ферментов особенно высоки в ананасе, папайе, бананах, киви, дынях, манго и винограде. Но они также встречаются в природе в ростках фасоли, авокадо и имбире.

Когда продукты, содержащие ферменты, нагреваются выше 42 °C, ценные белки денатурируют и теряют свою функцию.

ДОБАВЛЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В ПРОИЗВОДСТВО ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

В производстве пищевых продуктов ферменты используются по технологическим причинам, поскольку их свойства не только благотворно сказываются на производстве и переработке продуктов, но и влияют на приготовление и обработку. Только в том случае, если они не инактивируются или не удаляются в процессе производства и выполняют технологическую функцию в конечном продукте, такие ферменты, как инвертаза или лизоцим, должны указываться в списке ингредиентов вместе с их названием и функцией.

Например, пищевые ферменты специально используются в крупных пекарнях для получения однородных тестовых заготовок, которые не слипаются, иначе линия выпечки остановится. Они также используются в производстве фруктовых соков для измельчения фруктов с целью увеличения выхода сока. При производстве спирта ферменты превращают крахмал в сахар. Но они также используются в производстве кондитерских, сырных, молочных продуктов, приправ, мясных и колбасных изделий и отдельных пищевых ингредиентов.

Ферменты, добавляемые при производстве продуктов питания, могут поступать из трех природных источников. Их либо извлекают из растений или животных, либо получают в процессе ферментации с микроорганизмами. Микроорганизмы могут быть грибами, дрожжами или бактериями.

Хотя восстановленные пищевые ферменты обычно очищают, они могут содержать остатки из источника происхождения.

Хотя пищевые ферменты считаются нетоксичными и безопасными для потребителей, Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) оценивает безопасность всех пищевых ферментов, используемых с 2009 года. Производители пищевых продуктов не обязаны указывать на своей продукции обработку ферментами, полученными генетически модифицированными микроорганизмами.

В Европе используются только пищевые ферменты, включенные в список Европейского сообщества при подаче заявки. Часто используются ферменты амилаза, протеаза, пектиназа, липаза, гемицеллюлаза, трансглутаминаза, каталаза, глюкозооксидаза, лактаза, химозин, лизоцим, липаза, аминопептидаза или инвертаза или ксиланаза.

Ферменты также используются в промышленности, например, в моющих средствах или пятновыводителях.

ФЕРМЕНТЫ ВЛИЯЮТ НА КАЧЕСТВО ЖИЗНИ И ВОЗРАСТ

С возрастом организм может вырабатывать меньше ферментов. Возрастные признаки деградации начинаются у европейцев в возрасте около 40 лет. Если обмен веществ замедляется и с возрастом организм может вырабатывать меньше ферментов, значит, отсутствуют важные биокатализаторы, обеспечивающие плавный обмен веществ. Организм в меньшей степени способен справляться с загрязнением окружающей среды, инфекциями и мутировавшими клетками, такими как раковые клетки. Все процессы самовосстановления также в решающей степени контролируются ферментами. Если эти ферменты отсутствуют, возрастает риск ухудшения регенерации при травмах и заболеваниях.

Различные эксперты связывают достаточный запас ферментов с более продолжительной жизнью. Эксперты считают, что если иммунную систему можно будет устойчиво укреплять с помощью ферментов, это может оказать положительное влияние не только на качество жизни, но и на ее продолжительность. Не в последнюю очередь из-за этого ферменты также считаются экспертами «антивозрастными» агентами. Здоровый образ жизни со сбалансированным питанием, небольшой стресс, хорошее питание и достаточное количество физических упражнений также играют важную роль.

К типичным признакам физического ухудшения относятся:

• Повышенное кровяное давление
• Повышенный уровень сахара в крови
• совместный износ
• снижение производительности памяти
• Снижение скорости реакции
• Нарушение иммунной системы
• Повышенная склонность к хроническим заболеваниям

ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ РАЗНЫХ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ

Доступны лекарства, пищевые добавки и диетические продукты, содержащие отдельные ферменты или комбинацию различных ферментов.

Некоторые ферментные добавки содержат натуральные растительные ферменты, такие как бромелайн или папаин. Но также ферменты пищеварительного тракта, такие как трипсин, химотрипсин или порошок поджелудочной железы, используются в качестве пищеварительной помощи. Существуют также ферментные препараты с грибковыми ферментами и экстрактами ферментов, которые применяются при расстройствах пищеварения. В случае патологических изменений в органах пищеварения возможен постоянный прием пациентами ферментных препаратов с, например, пепсином, панкреатином, амилазой или липазой.

Кроме того, применяют ферментные препараты с коллагеназами. Такой ферментный комплекс из не менее 13 ферментов применяют в высокоочищенной форме при болях в спине при заболеваниях позвоночника. Его вводят в межпозвонковый диск под рентгенологическим контролем. Дерматологи используют коллагеноз в сочетании с другими ферментами для очистки ран, устранения рубцов и переваривания омертвевших тканей.

Другой фермент, называемый стрептодорназой, может устранять скопление гноя и используется наружно для очистки ран. Стрептодорназу, полученную из бактерии Streptococcus haemolyticus, применяют внутрь при ушибах, язвах на ногах и послеоперационных отеках.

Препараты с ферментом бромелаином, который получают из ананасов, оказывают противоотечное действие на воспаленные ткани. И помимо таких ферментов, как лизоцим или папаин, рекомендуются в аптеках при ангине. А значит, при таких симптомах, как затрудненное глотание, боль в горле, воспаление слизистой оболочки полости рта или отек миндалин.

Папаин получают из папайи и применяют наружно для лечения экземы и язв. В форме с кишечнорастворимой оболочкой растительный фермент папаин также используется для поддержки пищеварительных ферментов.

Лизоцим — это фермент, который также содержится в выделениях из носа. Защищает организм от проникновения бактерий, используется, в частности, в ферментных препаратах при инфекциях полости рта и горла. Он сделан из куриного яичного белка.